CN106767911B - 一种迎角传感器信号采集和故障监控方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明一种迎角传感器信号采集和故障监控方法及系统，属于飞行控制系统技术领域。本发明适用于风标滑动变阻器原理的迎角传感器信号采集和故障监控系统，所述迎角传感器信号采集和故障监控系统包括风标滑动变阻器及计算机采集输出模块；所述计算机采集输出模块由电源模块、放大器电路模块、限幅电路模块、滤波模块、A/D转换模块及处理器组成；本发明通过采用‑15V至+15V参考电压，以及电压放大电路，在不影响飞机迎角使用的前提下，降低了迎角传感器的信号采集梯度，提高了迎角传感器采集精度；通过人为设置电气零位偏置，能够识别出典型的断线故障，提高信号故障监控覆盖率。

Description

一种迎角传感器信号采集和故障监控方法及系统
技术领域
本发明属于飞行控制系统技术领域，具体涉及一种迎角传感器信号采集和故障监控方法及系统。
背景技术
迎角信号是飞行控制系统中的重要信号，是飞行控制系统中关键的反馈信号，用于增加飞机的稳定性。当前飞机上多采用基于滑动变阻器原理的风标式迎角传感器，其工作原理是外部风标随气动来流方向偏转，风标通过机械结构带动滑动变阻器中间轴头运动，利用分压原理来策略风标偏转角度。
传统做法：滑动变阻器由飞控计算机提供10V的直流参考电压，同时由飞控计算机采集变阻器中抽和低端的电压，从而获取迎角偏转角度。
传统做法存在的问题：迎角传感器测量范围大，以通用标准空速管为例，其测量范围为-90至+90度，如果采用10V直流参考电压，则其测量梯度为18度/伏(即每度迎角对应电压为56mV)，梯度大，严重影响测量精度。
发明内容
本发明的目的：为了解决上述问题，本发明提出了一种迎角传感器信号采集和故障监控方法及系统，通过采用-15V和+15V作为参考电压及电压放大电路的方案，提高了迎角传感器采集精度，解决基于滑动变阻器原理的风标式迎角传感器传感器采集梯度大精度低问题。
本发明的技术方案：一种迎角传感器信号采集和故障监控方法，适用于风标滑动变阻器原理的迎角传感器信号采集和故障监控系统；所述迎角传感器信号采集方法包括以下步骤：
步骤一、计算机通过其电源模块输出低端-15V和高端15V电压，作为风标滑动变阻器的参考电压，并为风标滑动变阻器的高端和低端供电；
步骤二、计算机采集风标中抽和计算机低端的差分电压；
步骤三、计算机采集的差分电压经放大器模块放大多倍；
步骤四、经过放大器放大的电压通过限幅电路将电压限制在-10V至10V之间；并与A/D转换模块的采集芯片相匹配；
步骤五、限幅后的电压经滤波消除模块消除高频信号，再进行A/D转换，完成信号采集；
所述故障监控方法：机械安装时将迎角-20°设置为机械零位，若滑动电阻器中抽断线，则对应电压采集值为0V,对应输出迎角为20°，超出飞机最大可飞迎角范围，判定迎角信号无效。
优选地，所述步骤三中，放大器模块选择的放大倍数规定为2倍，即放大后的电压为-30V至30V。
优选地，所述步骤四中，将电压限制在-10V至10V之间，对应的迎角输出范围在-30°至30°之间。
优选地，所述故障监控方法中，飞机迎角的适用规定范围-5°至35°，将-20°设置为机械零位后，其飞机迎角适用规定范围为-25°至15°。
一种迎角传感器信号采集和故障监控系统，包括风标滑动变阻器及计算机采集输出模块；
所述计算机采集输出模块由电源模块、放大器电路模块、限幅电路模块、滤波模块、A/D转换模块及处理器组成；
所述电源模块的输出两端分别与风标滑动变阻器两端相连，风标滑动变阻器通过计算机信号采集高、低端连接到放大器电路模块，放大器电路模块依次连接有限幅电路模块、滤波模块、A/D转换模块及处理器。
本发明的技术有益效果：
1)、通过采用-15V至+15V参考电压，以及电压放大电路，在不影响飞机迎角使用的前提下，将迎角传感器的信号采集梯度降低了6倍(以两倍放大增益为例)，提高了迎角传感器采集精度；
2)、通过人为设置电气零位偏置，能够识别出典型的断线故障，提高信号故障监控覆盖率。
附图说明
图1为本发明一种迎角传感器信号采集和故障监控方法的一优选实施例的系统结构及流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明，请参阅图1；
一种迎角传感器信号采集和故障监控方法，适用于风标滑动变阻器原理的迎角传感器信号采集和故障监控系统；所述迎角传感器信号采集和故障监控系统，包括风标滑动变阻器及计算机采集输出模块；
所述计算机采集输出模块由电源模块、放大器电路模块、限幅电路模块、滤波模块、A/D转换模块及处理器组成；
所述电源模块的输出两端分别与风标滑动变阻器两端相连，风标滑动变阻器通过计算机信号采集高、低端线路连接到放大器电路模块，放大器电路模块依次连接有限幅电路模块、滤波模块、A/D转换模块及处理器。
所述迎角传感器信号采集方法包括以下步骤：
步骤一、计算机采集输出模块通过其电源模块输出低端-15V和高端15V电压，分别与风标滑动变阻器的两端相连，作为风标滑动变阻器的参考电压，并为风标滑动变阻器的高端供电和低端供电；
步骤二、计算机采集输出模块通过计算机信号采集高、低端线路采集风标中抽和计算机低端的差分电压；
步骤三、计算机采集输出模块采集的差分电压经放大器电路模块放大2倍；即放大后的电压为-30V至30V；
由背景技术可知迎角传感器的信号范围为-90°至+90°，如果采用10V直流参考电压，则其测量梯度为18°/V，如果参考电压为-15V至15V，则测量梯度为6°/V，经放大后的电压转换为-30V至30V，则测量梯度为3°/V；
本方法将迎角传感器的信号采集梯度降低了6倍，提高了迎角传感器采集精度；
步骤四、经过放大器放大的电压通过限幅电路将电压限制在-10V至10V之间；并与A/D转换模块的采集芯片相匹配，对应的迎角输出范围在-30°至30°之间；
步骤五、限幅后的电压经滤波消除模块消除高频信号，再进行A/D转换，传输到处理器完成信号采集；
所述故障监控方法：通过人为设置电气零位偏置，方法如下：
机械安装时将迎角-20°设置为机械零位，飞机的迎角使用范围一般是-5°至35°之间，电气零位偏置后对应的飞机迎角适用规定范围为-25°至15°，此时若滑动电阻器中抽断线，则对应电压采集值为0V,采集电压数据0V为相应电压范围的中间值，则对应的输出角值也应该是输出范围的中间值，所以对应输出迎角为20°，超出飞机最大可飞迎角范围，判定迎角信号无效，所述迎角传感器信号采集和故障监控系统出现故障。
本发明一种迎角传感器信号采集和故障监控方法和系统，通过采用-15V至+15V作为参考电压及电压放大电路的方案，提高了迎角传感器采集精度，解决基于滑动变阻器原理的风标式迎角传感器传感器采集梯度大精度低问题，通过人为设置电气零位偏置，能够识别出典型的断线故障，提高信号故障监控覆盖率。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种迎角传感器信号采集和故障监控方法，适用于风标滑动变阻器原理的迎角传感器信号采集和故障监控系统；其特征在于，所述迎角传感器信号采集方法包括以下步骤：
步骤一、计算机通过其电源模块输出低端-15V和高端15V电压，作为风标滑动变阻器的参考电压，并为风标滑动变阻器的高端和低端供电；
步骤二、计算机采集风标中抽和计算机低端的差分电压；
步骤三、计算机采集的差分电压经放大器电路模块放大多倍；
步骤四、经过放大器放大的电压通过限幅电路将电压限制在-10V至10V之间；并与A/D转换模块的采集芯片相匹配；
步骤五、限幅后的电压经滤波模块消除高频信号，再进行A/D转换，完成信号采集；
所述故障监控方法：机械安装时将迎角-20°设置为机械零位，若滑动电阻器中抽断线，则对应电压采集值为0V,对应输出迎角为20°，超出飞机最大可飞迎角范围，判定迎角信号无效。
2.根据权利要求1所述的一种迎角传感器信号采集和故障监控方法，其特征在于:所述步骤三中，放大器电路模块选择的放大倍数为2倍，即放大后的电压为-30V至30V。
3.根据权利要求1所述的一种迎角传感器信号采集和故障监控方法，其特征在于:所述步骤四中，将电压限制在-10V至10V之间，对应的迎角输出范围在-30°至30°之间。
4.根据权利要求1所述的一种迎角传感器信号采集和故障监控方法，其特征在于:所述故障监控方法中，飞机迎角的适用规定范围-5°至35°，将-20°设置为机械零位后，其飞机迎角适用规定范围为-25°至15°。
5.一种迎角传感器信号采集和故障监控系统，其特征在于：包括风标滑动变阻器及计算机采集输出模块；
所述计算机采集输出模块由电源模块、放大器电路模块、限幅电路模块、滤波模块、A/D转换模块及处理器组成；
所述电源模块的输出两端分别与风标滑动变阻器两端相连，风标滑动变阻器通过计算机信号采集高、低端连接到放大器电路模块，放大器电路模块依次连接有限幅电路模块、滤波模块、A/D转换模块及处理器。
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